清华大学化工原理25第五讲传热.docVIP

传热 Key Words: Heat transfer, Conduction, Convection, Rediation, Fourier Law 概述 化工过程中经常遇到气一液，液－液，气－固，液－固的换热过程 加热 冷却 过程强化 保温――削弱过程 传热的基本方式： 热传导 分子振动 无质点位移 对流传热 流体质点相对移动 强制对流、自然对流 电磁波形式传播 热辐射 放热→辐射能→吸收 无需中间介质、能量转换，T高时的主要方式 (传热方式相互依存，并不独立存在 冷热流体接触方式： 直接接触式 间壁式 蓄热式 传热速率： （传热速率）热流量Q：J/s 热流密度（热通量） q=dQ/ds J/m2s 稳态传热和不稳态传热 (Q、q、及有关物理量（进出口T， t） 不随时间变化(稳态 q： 不随(变化（沿管长变化） ( 不稳定：夹套加热 热传导 温度场和温度梯度： 在θ时刻物体（或空间）各点温度分布 t = f (x,y,z,() 若与θ无关稳定温度场 相同连结组成等温面 等温面不相交 等温面上无热量传递 温度梯度： ：法线方向 二、 定律 (与牛顿粘性定律相似) ：导热系数，负号：热流方向是温度降方向。 三、导热系数 与物质组成、结构、温度、密度、压强等有关。 单位： 金属 101～102 T( (( 建材 10-1～100 w/mK T( (( 绝缘材料 10-2～10-1 液体 10-1 T( (( (水、甘油除外) 气体 10-2～10-1 固体：(=(o(1+KT) λ0：0℃导热系数，金属K0，非金属K0 液体：T(λ((水、甘油除外) 气体：T(λ(。高于2000atm，低于20mmHg，p(λ( 四、平壁稳定热传导： 一平板，长宽与厚比无限大。 ( 积分： 温度分布 直线 ( 多层： n层 (不同 ，b不同 存在n个温度差（接触面良好） Q相同（通过各层） 由总温差和(i，求Q， 由 五、圆筒壁的稳定热传导 、Q相同、q不同 对数平均值 当r2 / r12时，可用算术平均值计算，误差小于4％ (多层： 六、具有内热源的热传导： 半径为ro、长度为L圆柱体（径向传热） 单位时间单位体积产生热 若r＝ro时，t＝tw 温度沿半径方向呈抛物线分布。 七、导热微分方程： Q(－Q出＋Q热源＝Q积累 X向 净热量： Q热源： Q积累： 一维.无热源： 对流传热 Key Words: Convection, Heat transfer, Film heat transfer coefficient, Overall heat transfer coefficient, Natural Convection, Forced Convection 对流传热的机理： (对流传热较多发生在固体壁面和流体之间。 强制对流 液体沸腾 无相变 有相变 自然对流 蒸汽冷凝 以无相变，强制对流为例 对流是由于质点相对位移而产生的热交换，它与流体流动状况有密切关系。 流体边界层(传热边界层 层流底层，无y向速度梯度，热传导 过渡层：开始出现y向速度梯度 热传导（有温度差就存在） 对流 湍流主体：